蘇北灌溉總渠（鹽城段）旱限水位分析

黃 琨，查 紅，王 琪，單 帥

（江蘇省水文水資源勘測局鹽城分局,江蘇 鹽城 224051）

1 研究區域

旱限水位[1]指的是江河湖庫水位持續處于較低水平,流量持續偏少,對城鄉生活、工農業生產、生態環境等用水安全產生影響,應采取抗旱措施時的水位。它是確定干旱預警等級的一個重要指標[2]。

蘇北灌溉總渠是一條大型人工河道,1951 年10 月開始施工,于1952 年5 月完工。它既是淮河洪澤湖以下重要的排洪入海通道之一,又是將洪澤湖水源引入廢黃河以南地區進行農業灌溉的引水渠道,沿線貫穿淮安和鹽城兩市,灌溉總渠全長約168 km,兼具排澇、引水、航運、發電、泄洪等多項功能。其中灌溉總渠鹽城段西起鹽城、淮安兩市邊界,東至入海口,全長92 km,涉及阜寧、濱海、射陽三個縣,河道底寬為50 m～60 m,河底高程為 -6.4 m～1.4 m,左堤堤頂高程約為8.09m～10.7 m,右堤堤頂高程 5.7m～10.6 m,堤頂距 161 m～170 m。河道按灌溉流量設計,運東閘上為500 m3/s,運東閘下為252 m3/s,排洪700 m3/s。1960 年,運東閘經加固后,其排洪標準提升至800 m3/s。當洪澤湖水位超過13.5 m時,灌溉總渠服從排洪,總渠與廢黃河共排洪1000 m3/s（總渠流量為750 m3/s～800 m3/s）。

2 研究數據

根據旱限水位分析要求,本文采用1954年～2018年間的系列水位數據進行統計分析,在全系列分析的基礎上,結合蘇北灌溉總渠（鹽城段）工情發生顯著變化的時間節點分系列進行分析。

本文對蘇北灌溉總渠（鹽城段）旱限水位的分析主要選取阜寧腰閘（閘上）站和六垛南閘（閘上）站兩個國家基本站。兩站水位資料的測驗和整編滿足各時期相關規范要求,歷年水位資料均經過初算,一校、二校,分局審查,省局復審,流域匯編,全國終審,資料成果可靠,質量較高,能夠滿足蘇北灌溉總渠（鹽城段）旱限水位分析的要求。

其中,阜寧腰閘（閘上）站全系列資料長度為1958 年～2018 年。1995 年12 月總渠立交建成后,在相同流量條件下,地涵上游水位抬高約0.3 m～0.5 m,且傳遞影響至腰閘下,同樣也抬高了腰閘行洪閘上水位。因此,本文將1958 年～2018 年整體數據分為兩個資料系列對阜寧腰閘（閘上）站旱限水位進行分析,即1958 年～2018 年以及1996 年～2018 年。

六垛南閘（閘上）站全資料系列為1953 年6 月～2018 年（1968 年11 月1 日～1969 年3 月2 日,上游打壩,對閘上下游護坦等十幾個項目維修加固,水位停測）。期間上游1957年5 月阜寧腰閘建成,1995 年12 月總渠立交建成,對六垛南閘（閘上）站運行水位產生一定影響。故本次六垛南閘（閘上）站旱限水位核定同樣以1996 年為節點分為兩個資料系列進行分析,即1954 年～2018 年和1996 年～2018 年兩個分系列。

3 旱限水位分析

3.1 年最低水位頻率分析

水位頻率分析[3]是根據水文現象的統計特性,利用現有水位資料,分析水位值與出現頻率（或重現期）之間的定量關系。本文樣本為年極小值取樣,經驗頻率按期望公式P=m/（n+1）,統計參數計算采用矩法,線型選用P-III型曲線。

1）阜寧腰閘（閘上）站

選用阜寧腰閘（閘上）站1958年～2018年以及1996年～2018年兩個系列年最高水位資料系列選用P-Ⅲ型曲線進行頻率分析。其頻率分析成果分別見圖1、圖2和表1。

圖1 1958年～2018年阜寧腰閘（閘上）站年最低水位頻率分析

圖2 1996年～2018年阜寧腰閘（閘上）站年最低水位頻率分析

表1 阜寧腰閘（閘上）站年最低水位頻率分析成果表 單位：m

根據阜寧腰閘（閘上）站兩個不同系列年最低水位頻率分析,50%、75%、90%頻率下全資料系列年最低水位分別為3.03 m、2.42 m和1.91 m,相較于1996 年系列相應頻率下的年最低水位分別低0.59 m、0.93 m、1.20 m。這反映出灌溉總渠地涵的建成后對地涵上游及阜寧腰閘閘上游水位產生壅高影響；同時也反映阜寧腰閘閘下的供水坎尾調度使得阜寧腰閘閘上年最低水位得到一定程度的抬升。

2）六垛南閘（閘上）站

選用六垛南閘（閘上）站1954年～2018年以及1996年～2018年二個系列年最高水位資料系列選用P-Ⅲ型曲線進行頻率分析。其頻率分析成果分別見圖3、圖4和表2。

表2 六垛南閘（閘上）站年最低水位頻率分析成果表 單位：m

圖3 1954年～2018年六垛南閘（閘上）站年最低水位頻率分析

圖4 1996年～2018年六垛南閘（閘上）站年最低水位頻率分析

根據六垛南閘（閘上）站兩個不同系列年最低水位頻率分析,50%、75%、90%頻率下全資料系列年最低水位分別為0.85 m、0.65 m和0.48 m,略低于1996 年系列相應頻率下的年最低水位,分別低出0.02 m、0.08 m和0.12 m。這反映出隨著時間推移,高水下灌溉總渠險情出現增多,行洪能力下降,加之阜寧腰閘閘下坎尾供水,沿海擋潮閘六垛南閘多處于關閘保水狀態,港道產生嚴重淤積現象。九十年代之前,年最低水位多出現在開閘排水期,之后則基本上出現在關閘保水期。

3.2 河道沿線取水口底板高程分析

蘇北灌溉總渠（鹽城段）主要通過沿線的穿堤涵洞、地龍等建筑物引水供灌區用水,鹽城境內總渠左堤穿堤建筑物共23座,右堤共7座。另外沿線還有城鄉供水取水口3處,工業用水取水口1處。灌溉總渠地涵～六垛南閘河段取水口底板設計高程最高為0.00 m,阜寧腰閘閘上游河段取水口底板最高高程為蘆楊地龍的3.50 m。經調查分析,當六垛南閘閘上水位低于1.30m,阜寧腰閘閘上水位低于3.50 m時,沿線農業引水涵洞引水出現困難。

3.3 航運保障水位分析

為了保障河道通航功能,根據《鹽城市內河航道網規劃》（鹽城市交通局,2009年4月）,鹽城市內河航道網分層次布局規劃包括骨干航道、市域干線航道、聯絡線支線航道三個層次,最終形成鹽城市“一縱十橫六聯”,共計約1095 km,23條航道構成的干線航道網。其中,蘇北灌溉總渠（蘇咀～小中河）被列入市域干線航道名單,等級為五級航道,最低通航保障水位為4.40 m,小中河下游段總渠不通航。

3.4 生態水位分析

生態水位[4]作為河道內的需水控制指標,是在保證一定的生態目標下,能夠保持河湖生態系統基本生態功能的最小水位。它是表征保護河湖基本形態和生態功能的水文要素要求。

根據《城市水資源保護規劃》（2016）,鹽城市范圍河道生態水位采用90%保證率年最低水位分析成果確定,為與現狀工情及調度相統一,阜寧腰閘（閘上）站和六垛南閘（閘上）站生態水位均取用1996年～2018年年最低水位系列頻率分析成果,經計算得出兩個站點的生態水位分別為 3.11 m和0.60 m。

3.5 旱限水位分析

綜上分析,分析得出阜寧腰閘（閘上）站旱限水位為4.40 m,在全資料系列下保證率為82.2%,在現狀工情短系列下保證率為92.0%；六垛南閘（閘上）站旱限水位為1.10 m,在全資料系列下保證率為94.5%,在現狀工情短系列下保證率為91.9%。具體分析結果見表3。

表3 旱限水位分析表

4 結論

綜合考慮蘇北灌溉總渠（鹽城段）河道的重要性以及多功能性,結合沿線取水口情況,在保障河道航運功能以及滿足生態要求的條件下,最終綜合考慮得出蘇北灌溉總渠（鹽城段）阜寧腰閘（閘上）站旱限水位為4.40 m,六垛南閘（閘上）站旱限水位為1.10 m。